《中考物理压轴题专题杠杆平衡条件的应用问题的经典综合题及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中考物理压轴题专题杠杆平衡条件的应用问题的经典综合题及答案.docx（39页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 如图所示，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N 的钩码乙， O 为支点，正方体甲的边长为0.1m 。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l1 ，电子测力计的示数T 随之改变， T- l1 的关系如图所示。则下列判断正确的是（）A阻力臂l2 为 6cmB正方体甲受到的重力为6NC当动力臂l1 =2cm 时，左侧细绳对杠杆的拉力为2ND当动力臂l1=4cm 时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa【答案】 D【解析】【分析】通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的
2、点来解题。【详解】A根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力GF支F拉物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力F拉F2电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力F支T即F2GT根据杠杆的平衡条件F1L1F2 L2得F1 L1GT L2根据图像可知当T1=2N， L1=2cm1N2cmG2NL2根据图像可知当T1=1N， L1=4cm1N4cmG1NL2解得 L2=2cm， G=2N， A、B 选项错误；C由图像可知，当L1=2cm，此时 T1=2NF2GT13N2N1N细绳对杠杆的拉力是1N，C 选项错误；D由图像
3、可知，当L1=4cm，此时 T1=1N，由公式F1NP100PaS0.1m 0.1mD 选项正确。故答案选择 D。2 如图所示为等刻度轻质杠杆，A 处挂 4 牛的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B 处施加的力（）A可能为 0.5 牛B一定为 2 牛C一定为 3 牛D可能是 4 牛【答案】 D【解析】【分析】【详解】设杠杆每小格的长度为L，若在 B 点用垂直 OB 竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡，此时所用的力最小，根据杠杆平衡条件FlF l2可得1 12Fmin 4LG 2L则有FminG 2L4N24L42N若在 B 点斜拉使杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件Fl1 1 F2l 2 可知F
4、1F2l 2l1则此时杠杆左边的阻力与阻力臂的乘积不变，动力臂减小，故动力将增大，故若使杠杆在水平位置平衡，在B 点施加的力F2N故选 D。3 如图所示，为提升重物，现选用轻质杠杆，不考虑杠杆支点O 点处的摩擦，每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度，下列说法正确的是A当重物悬挂在A 点，动力作用在C 点时，该杠杆一定是省力杠杆B当重物悬挂在C 点，动力作用在B 点时一定比作用在A 点时要省力C无论重物挂在A 点还是 B 点时，利用该机械所做的有用功都相等D如果动力作用在C 点且方向始终保持与杆保持垂直，则提升重物过程动力大小不变【答案】 C【解析】【分析】灵活运用杠杆平衡公式分析即可；【详解
5、】AB 不论重物悬挂在 A 点或 C 点，也不论动力作用在 C 点还是 B 点，判断杠杆是省力还是费力，需要根据杠杆平衡公式，不仅与力的作用点有关，还与力的方向有关，因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力，故AB 错误；C无论重物挂在A 点还是 B 点时，由于物体质量相同，上升高度相同，则根据可知，该机械所做的有用功都相等，故C 正确；WGhD动力作用在C 点且方向始终保持与杆保持垂直时，可得动力臂大小始终不发生变化，但由于物体上升，重物的阻力臂会逐渐减小，则由杠杆平衡公式可知动力会减小，故D 错误。4 要使图中的杠杆平衡，分别用FA、 FB、 FC 的拉力，这三个力的关系应是A FA
6、 FB FCB FA FB FCC FAFC FBD FA=FB=FC【答案】 C【解析】【分析】【详解】分别从支点向三条作用线做垂线，作出三个力的力臂，如图；从图可知，三个方向施力， F B 的力臂 L OB 最长，其次是 L OC 、 L OA ，而阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件 F1 L1 F2 L2 可知，动力臂越长动力越小，所以三个方向施力大小：F A F C F B 故选 C5 如图所示，杠杆在水平位置平衡下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（）A两侧钩码同时向外移一格B两侧钩码同时向内移一格C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格【答案
7、】 D【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为l，原来杠杆处于平衡状态，则有2G3l3G2lA两侧钩码同时向外移一格, 左边为2G4l8Gl右边为3G3l9Gl8Gl9Gl杠杆右端下沉，故A 项不符合题意；B两侧钩码同时向内移一格，左边为2G2l4Gl右边为3G1l3Gl3Gl4Gl杠杆左端下沉，故B 项不符合题意；C同时加挂一个相同的钩码，左边为3G3l9Gl右边为4G2l8Gl8Gl9Gl杠杆左端下沉，故C 项不符合题意；D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为3G3l9Gl右边为3G3l9Gl9Gl9Gl杠杆平衡，故D 项符合题意。故选 D。6 如图所示为
8、建筑工地上常用的吊装工具，物体M 为重 5000N 的配重，杠杆AB 的支点为 O，已知 OA OB=12，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用300N 的力竖直向下以1m/s 的速度匀速拉动绳子时（）A工人对地面的压力为400NB建筑材料P 重为 600NC建筑材料P 上升的速度为3m/sD物体 M 对地而的压力为4400N【答案】 A【解析】【分析】【详解】A当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时，绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为 300N，此时人受竖直向下的重力 G、竖直向上的拉力 F、竖直向上的支持力 F
9、支 ，由力的平衡条件知道F+F 支 =G即F 支 =G-F=700N-300N=400N由于地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以，工人对地面的压力F 压=F 支 =400N故 A 正确；B由图知道，绳子的有效段数是n=2，且滑轮组摩擦均不计，由F1 G物 G动 知道，2建筑材料P 的重力G=2F-G动 =2 300N-100N=500N故 B 错误；C因为物重由2 段绳子承担，所以，建筑材料P 上升的速度1 1v v绳 = 1m/s=0.5m/s2 2故 C 错误；D以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力、3 段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件知
10、道FA =3F+G 定 =3 300N+100N=1000N杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA=FA =1000N由杠杆的平衡条件知道FA OA=FB OB又因为 OA： OB=1： 2，所以F = FAOA 1000NOA500NBOB2OA由于物体间力的作用是相互的，所以，杠杆对物体M 的拉力等于物体M 对杠杆的拉力，即FB =FB =500N物体 M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M 受到的支持力为F=G-F =5000N-500N=4500NM 支持MB因为物体间力的作用是相互的，所以物体M 对地面的压力FM 压 =FM
11、 支持 =4500N故 D 错误。故选 A。7 在我国古代书籍墨经中，对杠杆有精辟论述，并有许多巧妙的应用如下图所示是在井上汲水的桔槔，下列对其在使用中正确的解释是A桔槔是等臂杠杆，不省力也不费力B向井内放送水桶时，人用的力气一定小于水桶的重力，所以省力C桔槔是不等臂杠杆，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆D往上提水时，人用的力气一定小于桶与水的总重，所以省力【答案】 D【解析】【分析】杠杆的分类：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。【详解】AC由图可见，桔槔是不等臂杠
12、杆，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故AC 错误；B向井内放送水桶时，人用的力通过杠杆原理，与石头的重力相关，一般比木桶的重力要大，故 B 错误；D往上提水时，因为有石头帮忙，人的力气比水和桶的总重力小，故D 正确。故选 D。【点睛】此题主要考查了对简单机械的认识，要掌握杠杆的要素。8 如图，用橇棒撬起石块并保持平衡，下列说法正确的是()A动力对橇棒的转动效果小于阻力对橇棒的转动效果B手在 A 点竖直向下施力时，撬棒是个省力杠杆C手在 A 点向不同方向施力时，力的大小都相等D手分别在A、B 两点沿竖直向下方向施力时，在B 点比在 A 点费力【答案】 B【解析】【分析】【详解】A因用撬棒撬起石块并
13、保持平衡，根据杠杆的平衡条件，动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂。所以动力对撬棒的转动效果等于于阻力对撬棒的转动效，A 选项错误；B手在 A 点竖直向下施力时，动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，动力小于阻力，撬棒是个省力杠杆，B 选项正确；C手在 A 点向不同方向施力时，动力的力臂大小随方向的改变而改变，而阻力和阻力臂大小不变，所以动力的大小不相等，C 选项错误；D手分别在 A、 B 两点沿竖直向下方向施力时，在 A 点的动力臂小于在 B 点的动力臂，根据杠杆的平衡条件，手在 A 点沿竖直向下方向施力大于在 B 点沿竖直向下方向施加的力，即在A 点比在B 点费力，D 选项错误。故选 B。9AC
14、硬棒质量忽略不计，在棒的B、 C 两点施加力F1、 F2，F2 的方向沿 OO线，棒在图所示位置处于静止状态，则（）A F16GL，所以左端下降，故A 符合题意， BCD都不符合题意。故选 A。12 如图，粗细均匀木棒AB 长为 1m ，水平放置在O、 O两个支点上已知AO、OB 长度均为 0.25m。若把 B 端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力40N；则木棒的重力为（）A160NB 120NC 80ND 4ON【答案】 B【解析】【分析】【详解】设木棒AB 的重心在C点，抬起B 端时的支点为O，由于AO0.25m ，则抬B 端的力的力臂OB AB- AO 1m-0.25m0.75m木棒
15、AB 的重心距离支点的距离，即重力的力臂OC O C1 ABAO 11m0.25m 0.25m22木棒平衡，则有FOB GOC木棒的重力G F OB 40N 0.75m =120NOC0.25m故 B 正确。故选 B。13 如图所示，直径为 50cm 的半球形碗固定在水平面上，碗的端口水平。一根密度分布均匀，长度为 60cm 的光滑杆 ABC搁置在半球碗上，碗的厚度不计，平衡时杆受到的重力与杆在 B 点受到的弹力大小之比为()A5 ： 3B 6 ： 5C 3 ：2D 4 ：3【答案】 A【解析】【详解】以 AC棒为研究对象受力如图所示：根据几何关系可得：OABOBABAD设杆在 B 点受到的弹
16、力为N，根据力矩平衡可得：NLABGLAD则：N25cos2G30cos解得：G 5 N 3故 A 项符合题意；BCD项不符合题意；14 如图所示，长1m 的粗细均匀的光滑金属杆可绕O 点转动，杆上套一滑环，用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动，并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F 与滑环离开 O 点的距离s 之间的关系图像为（）ABCD【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知，测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动的过程中，金属杆处于水平状态，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可得1GOA 2lOAFs k金属杆的重力和金属杠的长度大小不变，即k 是定值，那么可得到Fk1s从上式可知随着
17、距离s 的变大，测力计示数F 在变小，两者是成反比的，两者的关系图像是 B 图像。故选 B。15 如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重 24N， A、 B 是木条两端， O、C 是木条上的两个点，AO=B0， AC=OC A 端放在托盘秤甲上， B 端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N 现移动托盘秤甲，让C 点放在托盘秤甲上此时托盘秤乙的示数是（）A8NB 12NC 16ND 18N【答案】 C【解析】【分析】在做双支点的题目时，求左边的力应以右边支点为支点，求右边的力应以左边支点为支点；本题 A 端放在托盘秤甲上，以B 点支点，根据杠杆平衡条件先表
18、示出木条重心D 到 B的距离，当C 点放在托盘秤甲上C 为支点，再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数【详解】设木条重心在D 点，当A 端放在托盘秤甲上，B 端放在托盘秤乙上时，以B 端为支点，托盘秤甲的示数是6N，根据力的作用是相互的，所以托盘秤对木条A 端的支持力为6N，如图所示：由杠杆平衡条件有：FA AB G BD ，即： 6N AB24N BD ，所以：AB 4BD ， BD1C 为支点，此时托盘秤乙对AB ，当 C 点放在托盘秤甲上时，仍以4木条 B 处的支持力为FB，因为AO BO，ACOC， CO ODBD，BC3BD， CD 2BD，由杠杆平衡所以条件有： FB BCG CD
19、，即： FB 3BD 24N2BD ，所以： FB=16N，则托盘秤乙的示数为16N故选 C【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用，关键正确找到力臂，难点是根据杠杆的平衡条件计算出木条重心的位置16 如图所示，七块完全相同的砖块按照图示的方式叠放起来，每块砖的长度均为保证砖块不倒下， 6 号砖块与 7 号砖块之间的距离 S将不超过 （ ）L，为31B 2L57ALC LD L1524【答案】 A【解析】【分析】因两部分对称，则可只研究一边即可；1 砖受 2 和 3 支持力而处于平衡状态，则可由力的合成求得 1 对 2 的压力；而 2 砖是以 4 的边缘为支点的杠杆平衡，则由杠杆的平衡条件可得出
20、2 露出的长度，同理可求得 4 露出的长度，则可求得 6、 7 相距的最大距离。【详解】1 处于平衡，则1 对 2 的压力应为G ；当 1 放在 2 的边缘上时距离最大； 2 处于杠杆平衡2状态，设 2 露出的长度为x，则 2 下方的支点距重心在L-x2处；由杠杆的平衡条件可知GL2-xG2x解得Lx3设 4 露出的部分为x1；则 4 下方的支点距重心在L -x12处； 4 受到的压力 为GG2则由杠杆的平衡条件可知G 4 - x1GG x152解得Lx15则 6、 7 之间的最小距离应为L 2 x x1L 2 L L31 L3515故选 A。17 如图所示，小凯用拉力F 提着重为G 的物体匀
21、速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（）A拉力 F 所做的总功为FhB杠杆的机械效率是Gh/Fh 100%C若把悬挂点从 A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同D若把悬挂点从 A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力所做的总功与原来相同【答案】 D【解析】【分析】【详解】A重为 G 的物体匀速缓慢上升 h，总功应为拉力 F 与力的方向上的位移 s 的乘积，由图可知sh则总功WFsFh故 A 项错误；B物体重力做的功为有用功是W有Gh而拉力做的功大于Fh，故 B 项错误；C悬挂点从 A 点移至 B 点，阻力臂增大，根据公式FlF l2
22、，阻力不变，阻力臂增大，1 12动力臂不变则动力增大即拉力F 变大，故C 项错误；D把悬挂点从A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，理想状态下，没有额外功，所以拉力所做的总功与原来相同，故D 项正确。故选 D。18 如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，最省力的是（不计机械自重和摩擦）（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】如图所示，物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则各图的力F 大小分别如下：A图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F1=2G；B图中为斜面，在直角三角形中， 30角所对的直角边 h 为斜边 s 的一半，不计机械自重和摩擦，总功与有用功
23、相等，则F2s=Gh所以F2h G1 Gs2C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轮上，则F31 G2D图中为杠杆， O 为支点，动力臂为3l，阻力臂为 l，由杠杆平衡条件可得F43l=Gl即F41G3由此可得，最省力的为F4。故选 D。19 如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面，则（ ）A F1 F2，因为甲方法的动力臂长B F1=F2，因为动力臂都是阻力臂的2 倍C F1 F2，因为乙方法的阻力臂短D F1F2，因为乙方法的动力臂长【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图示可知，无论用哪种方法来抬，动力臂总是阻力臂的二倍，所用的力总等于阻力
24、的二分之一，由于阻力就是重力，大小是不变的，所以动力的大小也是不变的，故应选B。20 如图所示，重力为G 的均匀木棒竖直悬于O 点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中间虚线所示位置，在转动的过程中（）A动力臂逐渐变大B阻力臂逐渐变大C动力 F 保持不变D动力 F 逐渐减小【答案】 B【解析】【分析】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。【详解】A由图示可知，木棒是一个杠杆，力F 是动力，力F 始终垂直与木棒，则木棒的长度是动力臂，木棒长度保持不变，动力臂保持不变，故A 不符合题意；B木棒的重力是阻力，阻力大小不变，
25、木棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过 角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B 符合题意；CD已知 G、 L 保持不变， LG 逐渐变大，由杠杆平衡条件有GLG=FL动力 F 逐渐增大，故CD不符合题意。故选 B。【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用，知道杠杆平衡的条件，会熟练应用杠杆平衡的条件分析问题解决问题是关键。二、初中物理功和机械能问题21 月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑, 关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是()A陨石的质量B陨石的撞击速度C被撞处的硬度D被撞处是否在阴影中【答案】 D【解析】【分析】【详解】A陨石的质量越大，在速度相同时动能就越大，在撞击时
26、做功越多，所以造成的坑就会越大，因此这一猜测合理，故 A 不符合题意；B陨石的撞击速度越大，在质量相同时动能就越大，在撞击时做功越多，所以造成的坑会越大，因此这一猜测合理，故 B 不符合题意；C被撞处的硬度越大，越不容易形变，相反，被撞处的硬度越小，则越容易形变，所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小，因此这一猜想合理，故C 不符合题意；D被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同，故与之无关，因此这一猜测不合理，故 D 符合题意；故选 D。22 利用如图所示的滑轮组将重为20N 的物体在2s 内匀速提升2m，拉力 F 等于 12N。此过程中，下列说法不正确的是（）A拉力所做的有用功为40JB拉
27、力所做的总功为48JC拉力 F 的功率大小为20WD滑轮组的机械效率为83.3%【答案】 C【解析】【详解】A根据公式可得W有用Gh20N2m40J故 A 正确，不符合题意；B由图可知s2h22m4m根据公式可得W总Fs12N4m48J故 B 正确，不符合题意；C拉力的功率W总48JP=24Wt2s故 C 错误，符合题意；D滑轮组的机械效率W有100%40J 100% 83.3%W总48J故 D 正确，不符合题意。故选 C。23 跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小明的质量为 50 kg，每次跳起高度约为整体上升，如图所示），一分钟跳 100 次，下列说法正确的是（ ）6 cm（人A向上起跳过程中
28、小明的动能持续增大C小明跳一次克服重力做功约3JB下落过程中小明的重力势能保持不变D小明在这一分钟内跳绳的功率约为50W【答案】D【解析】【详解】A. 向上起跳过程中，质量不变，速度减小，小明的动能减小，故A 错误；B. 下落过程中小明的高度减小，质量不变，重力势能减小，故B 错误；C. 小明的重力为：G=mg=50kg 10N/kg=500N ，小明跳一次克服重力做功：W=Gh=500N 0.06m=30J ，故 C 错误；D. 小明在这一分钟内跳绳的功率：P= W总 = 30J 100 =50W ，t 60s故 D 正确。故选 D 。24 工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N
29、 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4 倍。在此过程中下列说法不正确的是（）A绳子自由端沿水平方向移动了4mB物体受到的拉力为750NC拉力 F 的功率为 375WD该滑轮组的机械效率一定小于100%【答案】 B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据snsA 求出绳子自由端沿水平方向移动；(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据 FA f0.4G 求出物体受到的拉力；(3)根据 WFs 求出拉力F 做的功，根据 PW总求出拉力 F 的功率；t(4)任何机
30、械效率一定小于100%。【详解】A由图可知， n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离snsA22m4m故 A 正确，不符合题意；B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FAf0.4G0.41500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m1500J则拉力 F 的功率PW总1500J375Wt4s故 C 正确，不符合题意；D该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故 D 正确，不符合题意。故选 B。25 一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep 随着时间的变化图像可能是()ABCD